Kompetenz - Impedanzspektroskopie

Der Begriff Impedanzspektroskopie setzt sich aus zwei Begriffen zusammen:

Impedanz: komplexer Wechselstromwiderstand
Spektroskopie: Messung einer physikalischen Größe bei verschiedenen Frequenzen

Unter Impedanzspektroskopie versteht man das Bestimmen der elektrischen Impedanz einer Probe (Material, Sensor) bei verschiedenen Frequenzen.

Messprinzip:

Eine Wechselspannung bestimmter Frequenz wird über der Probe eingeprägt. Der durch die Probe fließende Wechselstrom wird bezüglich Betrag und Phase gemessen. Aus der aufgegebenen Wechselspannung und dem gemessenen Wechselstrom wird die Impedanz berechnet. Dieser Vorgang wird bei verschiedenen Frequenzen durchgeführt, um ein Impedanzspektrum zu erhalten.

Anwendung:

Charakterisierung von Materialien oder Sensoren

Verschiedene physikalische und chemische Vorgänge (z. B. Diffusion, Reaktion, Korngrenzen, …) zeigen ein charakteristisches Verhalten in einem Impedanzspektrum. So zeigt z. B. ein Material aus zwei Komponenten im Impedanzspektrum oft zwei charakteristische Halbkreise.

Durch entsprechende Auswertung (z. B. durch Anpassung an Ersatzschaltbilder) können daher aus Impedanzspektren vielerlei Informationen über Aufbau und Vorgänge im Inneren von Materialien oder Sensoren bezogen werden.

Für Messung stehen verschiedene Impedanzanalysatoren zur Verfügung, die es ermöglichen in weiten Frequenz- und Impedanzbereichen Messungen bei Temperaturen bis 1600 °C unter definierten Gasatmosphären durchzuführen. Für die Auswertung der Impedanzspektren stehen verschiedene Softwarepakete zur Verfügung.

Kontakt:

Prof. Dr.-Ing. Ralf Moos, Telefon: 49 921 55 7400, Ralf.Moos@uni-bayreuth.de